《結構可控受限微環境內無定形前驅物相礦化機理研究》是依託安徽工業大學，由朱建華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：結構可控受限微環境內無定形前驅物相礦化機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱建華
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無定形相的礦化過程通常發生由基質形成的特殊微環境下，“網路狀”或“區室化”環境可有效的塑造生物礦物的結構和形貌。構築類生物受限微環境，揭示“約束效應”下的礦化行為，為仿生礦化研究提供了新的研究視角，具有重要的理論意義和套用價值。本項目中，我們將結構系統開展結構可控的受限微環境內的無定形相的礦化機理研究，著重解決如下關鍵性科學問題：（1）探索調控微礦化體系形狀、尺寸及表面結構等的實驗方法和條件；（2）明確封閉或半封閉微環境內無定形相動態形成和生長過程規律；（3）探明受限微體系內無定形相組成和結構，並揭示可控組裝、相轉化及穩定性機理等；（4）闡釋協同條件或刺激因素誘導的礦化過程規律。通過本項目的研究，設計併合成多種具有特定結構的仿生功能複合材料。並將該體系研究的礦化機理拓展至其它有機/無機體系，開展該類仿生材料在醫藥和催化等領域的套用性研究。
結題摘要
本課題系統研究了多種受限微環境內無定形礦化前驅物的礦化行為，揭示了一般性的礦化規律，並依據微觀調控基質原理合成了多種仿生功能材料，並拓展了它們在眾多領域的套用。研究成果如下：（1）我們利用聚合物、摻雜離子和微觀界面的協同，在礦化溶液中成功製備了螺旋、類“蟲子”和“麥穗”等多種碳酸鹽超結構。並在PAH/(Ca,Sr2+)液態相體系中，首次通過精確調控液態相形成—固化—結晶的周期性變化，合成了規整的自組裝立體圖案。(2) 我們設計了一種簡單、高效的仿生合成中空、多孔的礦物吸附劑方法。礦化早期，添加劑促進無定形模板的生長；並在晶體過程中吸附於特定的界面，促進片狀結構的生長和組裝。最終合成的由超薄納米組裝而成的BaCO3和OCP超結構，它們對不同污染物（CrO4-、重金屬和有機物）顯示出良好的吸附性，具有巨大的套用前景。(3) 我們系統研究了多種無定形相在納米孔徑內的生長行為。探明了孔徑內由無定形到亞穩相的生長過程，並闡明了利用單晶相生長的有利條件，如小孔徑和適量的離子摻雜等。在PSS-co-MA/Ca2+體系中，我們首次發現，藉助固態ACC可形成與TE膜一樣孔徑大小和取向的多孔礦物膜，為藉助襯底的拓撲結構來塑造晶體結構提供新思路。（4）我們合成多種含有ACP水凝膠，探明了其微觀結構和形成機理。並藉助不同的合成條件和協同分子調節了凝膠網路性質，並將它們套用於熱致變色、抑菌、藥物負載和人工智慧皮膚等領域。我們首次藉助ZnSC凝膠模板，製備了具有等級孔徑的ZIF-8納米線、帶、管和螺旋帶，並揭示了團簇—顆粒組裝—介孔的生長過程。該材料在藥物負載、模擬酶，酶固定等方面顯示出優越的性質。 (5) 我們在PAH/（Ca,Mg）礦化體系中，合成了表面由包裹ACC層，內部包含規整的柱體密堆積的結構；這是首次藉助液態相合成出的類“貝殼”外層結構。我們在磷化渣廢液中通過調節pH和Eh合成了FePO4@MeOx核殼結構，並轉化LiFePO4@MeOx電極材料。非晶MeOx層避免電子和Li+的在LiFePO4表面的非對稱性傳導，使得材料具有優良的電化學特性，為“以廢治廢”提供新思路。
